Solskin, der skinner på skolers tage og campusser over hele landet, er en uudnyttet ressource, der kan hjælpe med at reducere elregningen, viser ny forskning.
Solpaneler giver skygge og energi på Casey Middle School i Boulder, Colorado. (Billedtekst: Dennis Schroeder / NREL)
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i apriludgaven af det fagfællebedømte tidsskrift Environmental Research Letters, viser, at hvis man udnytter al levedygtig plads til solpaneler, kan skoler dække op til 75 procent af deres elbehov og reducere uddannelsessektorens CO2-fodaftryk med så meget som 28 procent.
Solpaneler kan samtidig hjælpe skolerne med at trække stikket ud af net, der drives af naturgas- og kulkraftværker, som producerer partikler, svovldioxid og nitrogenoxider – luftforurenende stoffer, der kan bidrage til smog og syreregn samt alvorlige sundhedsmæssige konsekvenser, herunder hjerteanfald og nedsat lungefunktion. “Dette er en handling, vi kan tage, som gavner miljøet og menneskers sundhed på en reel, meningsfuld måde,” sagde Stanford adfærdsforsker Gabrielle Wong-Parodi, en af forfatterne til undersøgelsen.
Nye solprojekter kan let glide ned på listen over prioriteter i en tid med udbredte protester fra lærere, der kræver øget skolefinansiering, mindre klassestørrelser og højere lønninger. Men det amerikanske energiministerium anslår, at K-12-skoler bruger mere end 6 milliarder dollars om året på energi, og at energiomkostningerne i mange distrikter kun kommer efter lønningerne. I den højere uddannelsessektor beløber de årlige energiomkostninger sig til mere end 14 mia. dollars.
Den aktuelle artikel foreslår, at investeringer i de rigtige solcelleprojekter – med de rigtige incitamenter fra staternes side – kan frigøre tiltrængte penge i skolernes budgetter. “Skolerne betaler alligevel for elektricitet”, siger Wong-Parodi, der er assisterende professor i jordsystemvidenskab på Stanford School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth). “Dette er en måde, hvorpå de i nogle tilfælde kan reducere deres omkostninger. Hvis der er en rabat eller et tilskud, kan det ske hurtigere.”
Oversete fordele
Uddannelsesinstitutioner tegner sig for ca. 11 procent af energiforbruget i amerikanske bygninger og 4 procent af nationens kulstofemissioner. Men mens potentialet for solpaneler på boliger og virksomheder er blevet undersøgt i vid udstrækning, har tidligere forskning stort set sprunget over skolebygninger.
De nye skøn er baseret på data for 132.592 skoler, herunder mere end 99.700 offentlige og 25.700 private K-12-skoler samt næsten 7.100 gymnasier og universiteter. Forskerne begyndte med at anslå det tagareal, der var tilgængeligt for solpaneler på hver institution, den timemæssige elproduktion givet mængden af solskin på stedet og den enkelte institutions elforbrug pr. time.
Det er ikke overraskende, at undersøgelsen finder, at tre store, solrige stater – Texas, Californien og Florida – har det største potentiale for produktion af elektricitet fra solpaneler på skoletage, idet næsten 90 procent af institutionerne har mindst noget tagareal, der er egnet til installationer. I mellemtiden vil indbyggerne i de midtvestlige stater, herunder Wisconsin og Ohio, opleve de største reduktioner i de vigtigste luftforurenende stoffer – og de omkostninger, der er forbundet med håndteringen af de relaterede sundhedseffekter – hvis skolerne skifter fra nettet til solenergi.
Bortset fra de målbare virkninger på luftforurening og elregninger kan solcelleanlæg også give nye læringsmuligheder for eleverne. Nogle skoler bruger allerede data fra deres solcelleanlæg på stedet til at hjælpe eleverne med at løse problemer med brøker, for eksempel, eller til at se på første hånd, hvordan skiftende panelvinkler kan påvirke elproduktionen. “Det tager denne abstrakte idé om vedvarende energi som noget, der kan reducere udledningen af drivhusgasser, og bringer den hjem,” sagde Wong-Parodi.
Store besparelser
I henhold til undersøgelsen er det ikke økonomisk rentabelt for uddannelsesinstitutioner at købe solcelleanlæg på tagene i nogen stat. I stedet kan projekterne give økonomisk mening for skolerne, hvis de indgår en kontrakt med et firma om at installere, eje og drive systemet og sælge elektricitet til skolen til en fast sats.
Forskerne forudser, at de fordele, der følger af en omfattende satsning på solcelleanlæg på skolebygninger, kan være så meget værd som 4 milliarder dollars om året, hvis hvert ton kulstof, der frigives til luften, antages at koste samfundet 40 dollars, og værdien af et statistisk menneskeliv – på den måde, som lovgivere og økonomer beregner det – sættes til 10 millioner dollars. De anslåede fordele omfatter omkostningerne ved for tidlige dødsfald og andre sundhedsvirkninger i forbindelse med luftforurening fra kraftværker.
Gruppens skøn tager ikke højde for miljø- og sundhedsvirkninger i forbindelse med international minedrift og transport af råmaterialer eller fremstilling og bortskaffelse af solpaneler. Et sådant holistisk syn, skriver de, “kan give helt andre resultater.”
Med udgangspunkt i de sandsynlige virkninger i USA konkluderer forskerne, at næsten alle stater kunne høste en værdi af solcelleprojekter i skoler, der er langt større end det beløb, de bruger på tilskud og rabatter. Undersøgelsen viser, at det er sandt, selv når der tages højde for typiske omkostninger til installation, vedligeholdelse, drift og rutinemæssige udskiftninger af hardware.
“Der er et argument for at øge niveauet af incitamenter for at øge indførelsen af solpaneler i uddannelsessektoren”, siger undersøgelsesforfatter Inês Azevedo, som er medleder af Carnegie Mellon Universitys Center for Climate and Energy Decision Making og vil slutte sig til Stanford Earth’s fakultet i juli 2019.
Californien og New York er dog undtagelser. I disse to stater konkluderede forskerne, at de nuværende tilgængelige rabatter overstiger de økonomiske, sundhedsmæssige, miljømæssige og klimaforandringsmæssige fordele, som solenergisystemer på skolernes tage giver samfundet – i det mindste til dagens priser for at kompensere for kulstofemissioner på anden vis.
“Californien og New York gør et fantastisk stykke arbejde med at skabe incitamenter for solenergi, men vi ser stadig ikke en 100 procent udbredelse,” sagde Wong-Parodi. “En god brug af deres tid og ressourcer kunne være at evaluere alle de skoler, der endnu ikke har det, og forsøge at forstå hvorfor.”
Wong-Parodi er også Center Fellow ved Stanford Woods Institute for the Environment. Medforfatterne Nichole Hanus og Parth Vaishnav er tilknyttet Carnegie Mellon University. Medforfatter Naïm Darghouth er tilknyttet Lawrence Berkeley National Laboratory.
Forskningen blev støttet af National Science Foundation, Carnegie Mellon University og National Renewable Energy Laboratory.
For at læse alle historier om Stanford-videnskab skal du abonnere på Stanford Science Digest, der udkommer hver anden uge.